شبیه سازی جریان آب در محیط متخلخل با سطح آزاد با بهره‌گیری از مدل شبکه ترکیبی 1- آنالیز شبکه ترکیبی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی/ بخش راه وساختمان، دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز

2 عضو هیئت علمی/ بخش راه وساختمان، دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز

3 عضو هیئت علمی/ بخش معماری، دانشکده هنر و معماری دانشگاه شیراز

doi
چکیده

شبیه‌سازی جریان در محیط متخلخل، کاربردهای متعدد و متنوعی در طراحی سدهای پاره سنگی، فیلترهای شنی، بهره‌برداری موثر از منابع آب زیر‌زمینی و مخازن نفت دارد. ظرف صد سال گذشته، تلاش‌های متعددی به منظور شبیه سازی جریان در محیط متخلخل با بهره‌گیری از قوانین دارسی و غیر دارسی صورت پذیرفته است. به لحاظ ماهیت جریان که بخشی از دامنه فیزیکی تحت فشار و نواحی مجاور سطح آزاد در معرض فشار جو می‌باشد، در این تحقیق مدل ترکیبی تحت فشار-سطح آزاد متشکل از شبکه‌ای از مجاری به هم پیوسته به منظور شبیه‌سازی جریان توصیه گردیده است. در مدل مزبور به دلیل اینکه لوله‌ها در اطراف شبکه باز و در ارتباط با اتمسفر می‌باشند، امکان ایجاد فشار منفی در کل شبکه وجود ندارد و به محض اینکه در نقطه‌ای از جریان، فشار منفی گردد، هوا وارد سیستم می‌شود. با توجه به این ویژگی، آنالیز چنین شبکه‌ای با استفاده از روشهای معمول مقدور نبوده و لذا هدف این مقاله، تدوین و ارائه روشی جهت آنالیز این نوع شبکه‌های ترکیبی می‌باشد. در ادامه به منظور ارزیابی و بررسی صحت و سقم فرض‌های بکار رفته در روش پیشنهادی و مدل کامپیوتری مربوطه، مبادرت به ساخت مدل آزمایشگاهی شبکه نظیر در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز گردیده است. مقادیر گذر حجمی و پروفیل سطح آب در شرایط ماندگار برای مقادبر مختلف عمق بالادست پایش گردیده و از بانک اطلاعاتی بدست آمده برای واسنجی و ارزیابی اعتبار مدل تبیینی استفاده موثر بعمل آمده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی دلالت بر انطباق نسبتاً مناسب مقادیر مشاهده‌ای و محاسبه شده و نهایتاً صحت روش پیشنهادی دارد.